論文の概要: Simulating Quantum State Transfer between Distributed Devices using Noisy Interconnects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.01683v1
• Date: Wed, 02 Jul 2025 13:07:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:23:00.24389
• Title: Simulating Quantum State Transfer between Distributed Devices using Noisy Interconnects
• Title（参考訳）: ノイズインターコネクションを用いた分散デバイス間の量子状態伝達のシミュレーション
• Authors: Marvin Bechtold, Johanna Barzen, Frank Leymann, Alexander Mandl,
• Abstract要約: 分散量子コンピューティングによる個々の量子デバイスを越えたスケーリングは、デバイス間の高忠実な量子状態転送に依存する。 これらの制限は準確率分解(QPD)を用いて理想的な状態伝達をシミュレートすることで回避することができる。 本研究は,サンプリングオーバヘッドを低減するため,ノイズインターコネクトを用いた状態伝達シミュレーションのための一般化的で実用的なQPDを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.79428554301806
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scaling beyond individual quantum devices via distributed quantum computing relies critically on high-fidelity quantum state transfers between devices, yet the quantum interconnects needed for this are currently unavailable or expected to be significantly noisy. These limitations can be bypassed by simulating ideal state transfer using quasiprobability decompositions (QPDs). Wire cutting, for instance, allows this even without quantum interconnects. Nevertheless, QPD methods face drawbacks, requiring sampling from multiple circuit variants and incurring substantial sampling overhead. While prior theoretical work showed that incorporating noisy interconnects within QPD protocols could reduce sampling overhead relative to interconnect quality, a practical implementation for realistic conditions was lacking. Addressing this gap, this work presents a generalized and practical QPD for state transfer simulation using noisy interconnects to reduce sampling overhead. The QPD incorporates a single tunable parameter for straightforward calibration to any utilized interconnect. To lower practical costs, the work also explores reducing the number of distinct circuit variants required by the QPD. Experimental validation on contemporary quantum devices confirms the proposed QPD's practical feasibility and expected sampling overhead reduction under realistic noise. Notably, the results show higher effective state transfer fidelity than direct transfer over the underlying noisy interconnect.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングによる個々の量子デバイスを越えてのスケーリングは、デバイス間の高忠実な量子状態転送に批判的に依存する。 これらの制限は準確率分解(QPD)を用いて理想的な状態転移をシミュレートすることで回避することができる。 例えば、ワイヤ切断は、量子配線なしでもこれを可能にします。 にもかかわらず、QPD法は欠点に直面し、複数の回路変種からのサンプリングを必要とし、かなりのサンプリングオーバーヘッドを発生させる。 以前の理論的研究は、QPDプロトコルにノイズの多い相互接続を組み込むことで、相互接続品質に対するサンプリングオーバーヘッドを低減できることを示したが、現実的な条件に対する実践的な実装は欠如していた。 このギャップに対処するため,本研究は,サンプリングオーバーヘッドを低減するためにノイズインターコネクトを用いた状態伝達シミュレーションのための汎用的で実用的なQPDを示す。 QPDは、利用している任意の相互接続に対して、簡単に校正するための単一の調整可能なパラメータを組み込んでいる。 実用コストを下げるために、この研究はQPDに必要な異なる回路変種の数を減らすことも検討している。 現代の量子デバイスに対する実験的検証は、提案されたQPDの実用可能性と、現実的な雑音下でのサンプリングオーバーヘッド削減を実証する。 特に,本実験の結果は,基礎となる雑音相互間の直接移動よりも有効状態伝達忠実度が高いことがわかった。

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